恒德丰大厦结构设计及关键技术问题处理

【摘　要】恒德丰大厦位于广东省佛山市龙江镇片区建筑净用地面积为6287.48平方米，建筑面积为19913.13平方米，地上十三层，地下一层，建筑主体的高度为49.70米，结构形式为框架—剪力墙结构。其结构设计及关键技术主要包括上部结构设计、地下一层底板设计、地基基础设计、上部结构分析、结构材料选择、施工图设计等。

【关键词】恒德丰大厦；结构设计；关键技术；上部结构；地基基础

1.工程概况

恒德丰大厦位于广东省佛山市龙江镇片区建筑净用地面积为6287.48平方米，基地面积为1875.23平方米，建筑面积为19913.13平方米，商业建筑面积为6993.64平方米，地上十三层，地下一层，建筑主体的高度为49.70米，结构形式为框架—剪力墙结构。地上一至四层为商场，地上五层空中花园，地上六至十三层为公寓，地上部分总长度为76.158米，采用后浇带方法处理。地下一层为人防车库，高度为4.3米，总长度为88.28米。地下结构不设伸缩缝，地下室底板、侧墙以及顶板混凝土结构采用SY-G补偿收缩混凝土无缝施工技术。

恒德丰大厦的主体结构设计年限为50年，基本风压为每平方米0.55KN（50年一遇），抗震设防烈度为7度。建筑结构安全等级为二级，地基基础设计等级为乙级，建筑抗震设防类别地下一层以及地上一至四层为乙类、地上五至十三层为丙类，地下一层防水等级为I级，地下一层人防抗力级别为核六级，建筑物耐火等级为I级。

2.结构设计以及关键技术问题处理

恒德丰大厦结构设计主要包括上部结构设计、地下一层底板设计、地基基础设计、上部结构分析、结构材料选择、施工图设计等。

2.1上部结构设计

恒德丰大厦地上十三层，地下一层。地上一至四层为商场，这部分的抗震设防类别为乙类，所以在设计时应按照高出本地区抗震设防烈度一度的要求加强其抗震措施。广东省佛山市龙江镇片区属于抗震设防烈度为7度的地区，根据抗震规范要求，抗震设防烈度为7度的地区，高度在24至60米的框架-剪力墙结构框架部分抗震等级应为3级，剪力墙等级为2级，恒德丰大厦建筑主体高度为49.70米，结构形式采用框架—剪力墙结构，上部结构采用后浇带方法处理等措施解决超长混凝土结构收缩问题。按照该大厦地上一至四层的抗震设防类别，抗震措施应再提高一级，所以该大厦地上一至四层框架抗震等级为2级，剪力墙抗震等级为1级。由于地下一层与上部结构有共同的位移场，相互协调变形，所以地下一层的抗震等级应该与上部结构相同，故该大厦地下一层的框架抗震等级也为2级，剪力墙抗震等级为1级。该大厦地上五层为空中花园，地上六至十三层为公寓，抗震设防类别均为丙类。五层空中花园部分为竖向体型突变部位，根据要求，建筑物体型收进部位上下两层周边竖向结构构件的抗震等级应提高一级。所以地上五、六层周边框架柱抗震等级为2级，周边剪力墙抗震等级为1级，框架梁抗震等级为3级。按照抗震规范要求，该大厦地上七至十三层，框架抗震等级为3级，剪力墙抗震等级为2级。

2.2地下一层底板设计

恒德丰大厦地下一层为人防车库，不设伸缩缝，采用补偿收缩混凝土无缝施工技术。人防车库底板的设计应考虑三个模型，即：车库荷载模型，水浮力及人防荷载模型，梁板裂缝控制模型。

2.3车库荷载模型

即根据车库平面图，将板面荷载和梁荷载输按荷载规范输入到相应的梁板中（人防剪力墙不参与整体计算），然后进行结构计算，计算出相应的梁板配筋，记作梁板配筋一。

2.4水浮力及人防荷载模型

该模型要求只取底板，首先在计算底板配筋时，用水浮力（每平方米30KN）代替板面活荷载，然后将地板人防荷载输入人防区，接着在PKPM软件中，将“自动计算现浇楼板自重”前的勾去掉，恒载取值为零，梁上无线荷载，之后进行SATWE计算，在SATWE荷载组合中，恒载取值1.2，活载取值1.4，人防荷载取值1.0，计算出相应的梁板配筋，记作梁板配筋二。

2.5梁板裂缝控制模型

该模型与水浮力及人防荷载模型基本相同，不同之处仅仅在于该模型的SATWE荷载组合中，恒载取值1.2，活载取值1.0，梁板裂缝控制在0.2毫米之内，然后计算出相应的梁板配筋，记作梁板配筋三。最后将三个模型计算得出的三组梁板配筋综合考虑，双层布置即为地下室底板、梁配筋。

地基基础设计。地基基础设计主要包括基础布桩设计和地下室抗浮设计两部分。

2.6基础布桩的设计

需要将车库荷载模型以及上部结构分析模型组合使用，计算出柱底的轴力，然后取各个工况中最不利的情况下的组合进行柱底和墙低的配桩。接着综合分析场地、地基条件、周边环境、建筑物荷载、各基础型式特点等因素，采用Φ500静压预应力管桩，单桩抗拔承载力标准值为250 KN，用强风化泥质粉砂岩作桩端持力层，桩心距取值3.0d，预计桩长为10至15米，单桩竖向承载力特征值为1600KN，终压力值为4800KN。

2.7地下室抗浮设计中

将车库荷载模型以及上部结构分析模型组合使用，计算出的柱底轴力即柱底轴力一，用水浮力（每平方米43KN）代替板面活荷载，恒载为零，在PMCAD中将“自动计算现浇楼板自重”前的勾去掉，梁上无线荷载。计算出的柱底轴力即柱底轴力二。然后用柱底轴力二减去相应位置的柱底轴力一，正值表示此柱应设置抗浮桩，负值表示不用设置抗浮桩。

上部结构分析。经SATWE软件计算后，对本工程的周期比、位移比、层刚度比、质量比、承载力比、剪重比、刚重比等的分析，均能满足规范要求。

结构材料选择。基础材料主要选用C30混凝土，墙柱材料选用C40-C30混凝土，梁板材料选用C30-C25混凝土，梁墙柱主筋选用HRB400级钢筋（直径可为25、22、20、18、16、14毫米），箍筋和板钢筋选用直径为12毫米的HRB335级钢筋以及直径为10、8、6毫米的HRB235级钢筋。

施工图设计。在设计施工图时，应该注意地下室底板、梁上下钢筋要在合理的位置搭建；剪力墙与梁搭接的位置应该设暗柱，并且注明截面及配筋；局部抗浮不够时可考虑将地下室底板飘出0.5至1米抵抗水抗浮；计算所得的柱配筋若太小，应增加配筋直到配筋率达1.0%左右；抗拔承台面双向配置计算最小配筋率钢筋；在地下室顶板、梁平面图中应标明人防梁；剪力墙大样图，注意约束边缘构件及构造边缘构件的构造配筋，配箍率要求。

3.注意问题

根据大厦自身的特点，为实现建筑物复杂多变的功能，在进行大厦结构设计时应注意以下几点：恒德丰大厦地下一层为人防车库，属于工程嵌固部位，故顶板厚度应为160毫米，钢筋双层双向拉通。该大厦地上五层是空中花园，属于竖向体型突变部位，故楼板厚度应为150毫米，钢筋双层双向拉通。突变部位上下层结构楼板加强构造，天面层钢筋双层双向拉通。此外，人防剪力墙应该只按构造处理，不做竖向受力构件，在进行上部结构计算时，也应该删除人防剪力墙。

4.结束语

建筑是结构、创造想象及实用功能的混合体，从某种意义上可以说，建筑设计为我们的生活创造了空间，并构建了许多人类生存的活动场所，因而建筑设计是我们周围环境中影响力最大的一个占主导地位的设计门类。但是在建筑结构设计中有很多问题需要注意，如基础布桩设计、梁板裂缝控制、上部结构设计以及地下室抗浮设计等，若不能完善处理这些技术问题就不能保证建筑结构的质量及安全性，因此在建筑结构设计中要针对建筑的特性及用处进行处理。

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